Устройство для контроля кинетики твердения бетона Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

со

О5

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к ультразвуковым устройствам неразрушающего контроля, и может использоваться для определения момента окончания теплового воздействия на бетон, применяющегося для ускорения твердения.

Цель изобретения - повышение точности определения момента окончания теплового воздействия на бетон за счет выбора для измерения наиболее крутого участка на характеристике устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля кинетики твердения бетона; на фиг. 2 - зависимость изменения прочности бетона при твердении во времени; на фиг. 3 - зависимость скорости ультразвука от прочности бетона при его твердении.

Устройство для контроля кинетики твердения бетона содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь 3, приемный электроакустический преобразователь 4 и усилитель 5, первый блок 6 задержки, задатчик 7 времени индикации и первый блок 8 памяти, подключенные к усилителю 5, последовательно соединенные формирователь 9 импульсов, времяимпульс- ный преобразователь 10, делитель И, счетчик 12, второй блок 13 задержки, второй блок 14 памяти, блок 15 вычитания, третий блок 16 задержки, третий блок 17 памяти, блок 18 сравнения, триггер 19, ключ 20, первый вычислитель 21, второй вычислитель 22 и индикатор 23 окончания процесса твердения, третий вычислитель 24, первый вход которого подключен к выходу счетчика 12 второй вход - к выходу второго блока

14памяти, первый выход - к второму входу первого вычислителя 21, а второй выход - к второму входу второго вычислителя 22, последовательно соединенные задатчик 25 цикла и счетчик 26 числа измерений и задатчик 27 акустической базы, выход которого подключен к второму входу делителя 11, выход задатчика 25 цикла подключен к входу синхронизатора 1 и третьему входу третьего вычислителя 24, выход задатчика 7 времени индикации соединен с входами синхронизатора 1, второго 13 и третьего 16 блоков задержки, второй выход синхронизатора 1 подключен к входам обнуления счетчика 12 и делителя 11, к входу первого блока 6 задержки и к второму входу триггера 19, выход первого блоке 6 задержки подккиочен к входам обнуления счетчика 26 количества измерений, индикатора 23 и второго 14 и третьего 17 блоков памяти, выход формирователя 9 импульсов подключен к входу задатчика 7 времени индикации, выход счетчика 12 подключен к второму входу блока

15вычитания, выход последнего - к входу первого блока 8 памяти, первый выход синхронизатора 1 подключен к второму входу времяимпульсного преобразователя 10, выход первого блока 8 памяти подключен к второму входу блока 18 сравнения, а выход последнего - к второму входу ключа 20.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Нарастание прочности бетона в процессе ускоренного твердения, например при тепло- влажностной обработке, может быть описа- но зависимостью

- ftt

R, R,(l-e-),

(1)

где т - время с момента затвердений бетон- ной смеси;

RT - текущая величина прочности бетона;

RI - отпускная прочность бетонэ или прочность бетона в момент окончания ускоренного твердения; А-коэффициент, характеризующий интенсивность нарастания прочности бетона;

В - коэффициент, характеризующий принятую размерность для прочности и

времени.

Учитывая, что зависимость скорости ультразвука V в бетоне от его прочности

имеет вид

R,bol,(2)

искомое время т твердения бетона, необходимое для достижения бетоном требуемой прочности, может быть найдено из (1) и (2) по измеренным значениям скорости ультразвука V в области ее максимального приращения. Величина тт может быть вычислена по формуле

ехр(

т т h. TJ Kt K.V

-InE

).

(3)

Коэффициенты А и В определяются по

формулам:

Р.

Ч.

-АР„т,,

де Т - время, соответствующее максималь- ному приросту прочности бетона, в

единицу времени;«

V, - текущее значение скорости ультразвука;

Vi-L - предыдущее значение скорости ультразвука;

b - коэффициент, входящий в аналитическое выражение (2); Ко - коэффициент, определяемый по формуле .

Контроль процесса твердения с использованием устройства состоит из следующих этапов:

построение зависимости прочность твердеющего бетона - скорость ультразвука; определение необходимых коэффициентов уравнения этой зависимости;

установка устройства в месте контроля, ввод коэффициентов, вычисленных на первом этапе, ввод значения t расстояния между приемным и передающим электроакустическими преобразователями устройства;

снятие показаний времени окончания процесса твердения.

Устройство работает следующим образом.

10

Счетчик 26 количества измерений зафиксирует цифру 1. В результате на вход блока 15 вычитания поступит величина v,- от счетчика 12. Так как на второй вход блока 15 вычитания информация не поступает, то схема блока 15 не срабатывает. По этой же причине не производит вычисления и третий вычислитель 24. По истечении некоторого времени импульс задатчика 7 времени индикации воздействует на второй блок 13 задержки и третий блок 16 задержки (при этом произведется запись информации во второй блок 14 памяти) и отключает генератор 2 зондирующих импульсов устройства через синхронизатор 1. Таким образом, во

Электроакустические преобразователи 3 15 втором блоке 14 памяти фактически содер4 устройства устанавливают на контролируемом изделии 28 после уплотнения бетонной смеси. Подключение устройства к сети производится в момент включения установки ускоренного твердения.

жится информация о величине V,--i.

Через промежуток времени Дт, определяемый задатчиком 25 цикла, описанный процесс- измерения Vi повторится. При этом на один вход блока 15 вычитания поступит

Предварительно рассчитанные коэффи- 20 информация от счетчика 12, а на второй циенты b и Ко вводятся в третий 24 и первыйвход - информация от второго блока 14

21 вычислители.памяти. На выходе блока 15 вычитания

Управление работой устройства выполня- сформируется величина V2-vi ДУа, которая поступит на вход первого блока 8 памяти

ется задатчиком 25 цикла, который обеспечивает включение измерительной части устройства через определенные отрезки времени Дт. При подаче сигнала от задатчика 25 цикла синхронизатор 1 обнуляет счетчик 12 и делитель И, устанавливает в исходное состояние триггер 19. Счетчик 26

25

и через него на вход блока 18 сравнения, который обеспечивает выдачу сигнала сравнения величин при условии Ду, . Третий вычислитель 24 произведет вычисление величины А по формуле (4). Блок 17 памяти не содержит информацию, так как запись в

35

40

количества измерений, второй блок 14 па- 30 него производится через третий блок 16

задержки по сигналу от блока 15 вычитания разности.

По истечении некоторого отрезка времени импульс задатчика 7 времени индикации воздействует на блоки 13 и 16 задержки, тем самым обеспечивая запись измеренного значения V2 в блок 14 памяти, а величины Ду,1 - в блок 17 памяти.

Следующий цикл измерения, производящийся через отрезок времени Дт, обеспечит измерение величины УЗ, вычисление величины УЗ-У2 Ду,2 в блоке 15 вычитания, анализ величин приращения скорости ультразвука Д у,-2 и Ду,| в блоке 18 сравнения.

По истечении времени индикации задат- чик 7 обеспечит перезапись величины УЗ в блок 14 памяти, а величины Ду/2 - в блок

17памяти.

Следующий цикл измерения через отрезок времени Дт обеспечит измерение величины ц . определение значения У4-УЗ ДУ;з, анализ величины ДУ,З и ДУ|2. В случае, если ДУ;з, то Ду/2 является Ду,тадг, ЧТО свидетельствует о достижении момента максимального приращения прочности бетона, и на выходе блока

18сравнения вырабатывается сигнал, воздействующий через триггер 19 на ключ 20. Таким образом, на входах первого вычислителя 21 появится необходимая информация, обеспечивающая возможность вычисления значения В по формуле (5).

мяти, третий блок 17 памяти, индикатор 23 времени окончания процесса ускоренного твердения устанавливаются на «О сигналом с выхода первого блока 6 задержки. При этом ключ 20 находится в закрытом состоянии.

Последующие сигналы с второго выхода синхронизатора 1 запускают генератор 2 зондирующих импульсов и времяимпульс- ный преобразователь 10, Зондирующий ультразвуковой импульс вводится в бетон и принимается приемным электроакустическим преобразователем 4. Через усилитель 5 и формирователь 9 информационный сигнал воздействует на времяимпульсный преобразователь 10 и задатчик 7 времени индикации. Времяимпульсный преобразователь 10 измеряет время распространения ультразвука в бетоне на расстоянии I (расстояние между преобразователями 3 и 4). Эта информация поступает на один из входов делителя 11, на второй вход которого подается с выхода задатчика 27 акустической базы информация о величине расстояния между преобразователями. В результате операции деления на вход счетчика 12 поступает информация о величине скорости ультразвуковых колебания У, характеризующая физико-механические свойства бетона в мо- мент измерения Т|. На второй блок 14 памяти инфорлГация не поступает благодаря воздействию второго блока 13 задержки.

45

50

0

Счетчик 26 количества измерений зафиксирует цифру 1. В результате на вход блока 15 вычитания поступит величина v,- от счетчика 12. Так как на второй вход блока 15 вычитания информация не поступает, то схема блока 15 не срабатывает. По этой же причине не производит вычисления и третий вычислитель 24. По истечении некоторого времени импульс задатчика 7 времени индикации воздействует на второй блок 13 задержки и третий блок 16 задержки (при этом произведется запись информации во второй блок 14 памяти) и отключает генератор 2 зондирующих импульсов устройства через синхронизатор 1. Таким образом, во

5 втором блоке 14 памяти фактически содервтором блоке 14 памяти фактически содержится информация о величине V,--i.

Через промежуток времени Дт, определяемый задатчиком 25 цикла, описанный процесс- измерения Vi повторится. При этом на один вход блока 15 вычитания поступит

сформируется величина V2-vi ДУа, которая поступит на вход первого блока 8 памяти

и через него на вход блока 18 сравнения, который обеспечивает выдачу сигнала сравнения величин при условии Ду, . Третий вычислитель 24 произведет вычисление величины А по формуле (4). Блок 17 памяти не содержит информацию, так как запись в

него производится через третий блок 16

35

40

45

50

Информация вычислителей 24 и 21 подается на вход вычислителя 22 для вычисления по формуле (3) времени UT тепловлаж- ностной обработки бетона. Результат расчета поступает на индикатор 23.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность контроля за счет цикличной работы и повышения точности контроля, обеспечить экономное расходование тепловой энергии и повышение качества изделий за счет обеспечения необходимой прочности изготавливаемых изделий.

Формула изобретения

Устройство для контроля кинетики твердения бетона, содержащее последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий электроакустический преобразователь, приемный электроакустический преобразователь и усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения момента окончания твердения бетона, оно снабжено первым блоком задержки, задатчиком времени индикации и первым блоком памяти, подключенными к усилителю, последовательно соединенными формирователем импульсов, времяимпульс- ным преобразователем, делителем, счетчиком, вторым блоком задержки, вторым блоком памяти, блоком вычитания, третьим блоком задержки, третьим блоком памяти, блоком сравнения, триггером, ключом, первым вычислителем, вторым вычислителем и индикатором окончания процесса твердения, третьим вычислителем, первый вход которого подключен к выходу счетчика, вто- рой вход - к выходу второго блока памяти, первый выход - к второму входу первого вычислителя, а второй выход - к второму входу второго вычислителя, последовательно соединенными задатчиком цикла и счетчиком

количества измерений и задатчиком акустической базы, выход которого подключен к второму входу делителя, выходы задат- чика цикла подключены к входу синхронизатора и третьему входу третьего вычислителя, выход задатчика времени индикации

5 соединен с входами синхронизатора, второго и третьего блоков задержки, второй выход синхронизатора подключен к входам обнуления счетчика и делителя, к входу первого блока задержки и к второму входу триггера, выход первого блока задержки

0 подключен к входам обнуления счетчика количества измерений, индикатора и второго и третьего блоков памяти, выход формирователя импульсов подключен к входу задатчика времени индикации, выход счетчика подключен к второму входу блока вычитания, выход последнего - к входу первого блока памяти, первый выход синхронизатора подключен к второму входу время- импульсного преобразователя,выход первого блока памяти подключен к второму входу

0 блока сравнения, а выход последнего - к второму входу ключа.

5

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, а именно к ультразвуковым устройствам неразрушающего контроля, и может использоваться для определения момента окончания теплового воздействия на бетон, применяющегося для ускорения твердения. Цель изобретения - повыщение точности определения момента окончния теплового воздействия на бетон за счет выбора для измерения наиболее крутого участка на характеристике устройства. В устройстве осуществляется периодическое измерение приращения скорости ультразвука в бетоне в процессе его твердения, определяется момент максимального приращения скорости ультразвука и по величине последней судят о моменте окончания теплового воздействия на бетон. 3 ил.

Фиг.г

Фиг.З